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透明导电氧化物薄膜及其器件

2021-08-31夏维涛

科技视界 2021年22期

夏维涛

(省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室,宁夏大学,宁夏 银川750021)

0 引言

氧化物禁带宽度一般大于3.1eV,所以是可见光透明,这是由于金属离子和氧离子的化学键中强烈的离子性造成的,然而离子性的本质又增强了载流子电子或空穴的局域性,因而一般是不导电的。氧化物同时具有透明和导电是通过氧空位或离子掺杂来实现的。对于n-型透明导电氧化物(TCOs),二元氧化物主要包括掺杂的ITO(In2O3:Sn)[1]、ZAO(ZnO:Al)2]和FTO(SnO2:F)[3]等,对三元氧化物也进行研究,主要包括,ZnO ·SnO2、ZnO ·In2O3、CdSb2O6、Mgln2O4、In4SnO12、Zn2In2O5、CdIn2O4、Cd2SnO4、Zn2SnO4和GaInO3[4]等 透 明导电氧化物(TCOs)。C12A7(12CaO·7Al2O3)导电薄膜是一种新型n-型透明导电氧化物(TCOs),它是利用带正电亚纳米孔和带负电的可移动的自由氧离子的特征,合成的透明导电氧化物(TCOs)[5]。对于p-型透明导电氧化物(TCOs)存在的研究较少,1997年发现了p-型透明导电氧化物(TCOs),即CuAlO2[6]。随后便开始了研发p-型透明导电氧化物的热潮,开发出了,CuMO2(M=In,Ga,Sc,Cr,Y,Ag)[7]、SrCu2O2[8]、ZnRh2O4[9]和LaCuOCh(Ch=S,Se)[10]等p-型透明导电氧化物。无定型透明导电氧化物(a-TCOs),由于氧化物离子性较强,所以一般很难形成无定形透明导电氧化物(a-TCOs),所以开发出来的较少,主要包括a-IGZO(In-Ga-Zn-O)[11]、a-CdO·GeO2[12]和a-ZnRh2O4[13]等,其中a-IGZO和a-CdO·GeO2是无定形n-型透明导电薄膜,a-ZnRh2O4是一个无定型p-型透明导电薄膜。由于开发出来了p-型透明导电氧化物,使得合成全氧化物透明二极管有了可能,合成的透明氧化物二极管有,p-SrCu2O2/n-ZnO[14]、p-ZnRh2O4/n-ZnO[15]和p-CuInO2:Ca/n-CuInO2:Sn[16],实现了紫外发光。透明氧化物薄膜晶体管(TTFTs)的制作用传统的氧化物作为有源层材料, 比如,SnO2和ZnO,[17,18]它们合成的TTFT一般开关电流比低,场效应移动率不是太高,所以限制的实际的应用。……

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